Wszystko, co musisz wiedzieć o elektronice dla początkujących: 12 kroków

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:31

Witam ponownie. W tym Instruktażowym omówimy bardzo szeroki temat: wszystko. Wiem, że to może wydawać się niemożliwe, ale jeśli się nad tym zastanowić, cały nasz świat jest kontrolowany przez obwody elektroniczne, od gospodarki wodnej, przez produkcję kawy, po dojazdy do pracy/szkoły. A wszystkie te urządzenia elektroniczne są sterowane przez bardzo podobne elementy (rezystory, tranzystory, potencjometry, kondensatory, przełączniki i wiele, wiele innych). Wszystkie te komponenty wykonują jedno z następujących zadań – pobieranie danych, przetwarzanie danych i wysyłanie danych. Na przykład mysz (która jest kombinacją wielu małych elementów) mierzy pozycję, procesor komputera myśli o tych informacjach, a monitor komputera przesuwa kursor zgodnie z twoją myszą. Zacznijmy ten Instruktaż, przechodząc przez niektóre z wyżej wymienionych komponentów.

Krok 1: Przełącznik

Ach, stary dobry przełącznik. Jest jeden z nich w prawie każdym obwodzie elektronicznym, jaki kiedykolwiek powstał. Jeśli masz dobry obwód, który go nie ma, proszę o komentarz poniżej (baterie pastylkowe + diody LED nie liczą się tutaj). W każdym razie przełącznik ma jedno zadanie – przepuszczać prąd, czy nie. Niewiele pozostało do powiedzenia o tym niewypowiedzianym bohaterze elektroniki.

Krok 2: Rezystory

Rezystory są podstawą każdego obwodu. Ciężko by mi było znaleźć jakąkolwiek płytkę drukowaną (to jest płytka drukowana dla laika), która nie ma jednego z tych istotnych obiektów redukujących napięcie. Rezystory służą do przyjmowania jednego napięcia i zmniejszania go do niższego. Niewiele więcej trzeba powiedzieć o tych ważnych, małych elementach.

Krok 3: Trasnistory

Tranzystory mogą być mylące, zwłaszcza w przypadku wszystkich rodzajów. Zasadniczo tranzystor jest przełącznikiem półprzewodnikowym wyzwalanym prądem elektrycznym. Te małe, ale potężne przełączniki są dostępne w różnych modelach, z których każdy ma nieco inne przeznaczenie. Każdy nowoczesny obwód zdolny do przetwarzania danych ma jednego z tych facetów.

Krok 4: Kondensator

Kondensatory służą do przechowywania niewielkich ilości energii elektrycznej. Działają tak: są dwa kawałki metalu oddzielone materiałem nieprzewodzącym. Rodzaj materiału nieprzewodzącego lub dielektryka określa rodzaj kondensatora i do czego będzie on używany.

Krok 5: Potencjometry/reostaty

Potencjometr to fascynujący i ważny rodzaj rezystora zmiennego. Dostępne są 3 piny – 2 wejścia i jedno wyjście. Użycie wszystkich trzech pinów sprawia, że jest to bardziej czujnik do wprowadzania danych, podczas gdy użycie dwóch pinów sprawia, że jest to zwykły stary sposób dławienia napięcia. Jeśli jesteś podobny do mnie, chcesz wiedzieć, jak to działa. Zasadniczo istnieje rezystor, po którym przesuwa się suwak lub wycieraczka, dzięki czemu odległość, na jaką prąd zmienia się w zależności od położenia na wycieraczce / suwaku. To zwiększa lub zmniejsza opór. Potencjometry generalnie wyglądają jak na powyższym obrazku, ale ich kształt i wielkość mogą się różnić.

Krok 6: Bezszczotkowy silnik prądu stałego

Ta rzecz jest całkiem fajna. Kiedyś pokazywałem małym dzieciom (technicznie były w moim wieku - byłem w piątej klasie) silnik prądu stałego, podłączając zaciski do akumulatora 9 V i voila - zakręcił się! Wszystkie inne dzieciaki były zazdrosne (a przynajmniej tak sobie wyobrażałam). Możesz także władać mocą silnika. Jest to bardzo proste urządzenie – są dwie lub więcej cewek elektromagnetycznych o zmiennej polaryzacji. Następnie jest normalny magnes, który kręci się z powodu odpychania od elektromagnesów (patrz zdjęcie powyżej).

Krok 7: Przekaźnik

Przekaźnik to przełącznik aktywowany prądem elektrycznym. Zobrazowałem to na mojej tablicy na powyższym zdjęciu. Zasadniczo cewka elektromagnetyczna odpycha elektrodę magnetyczną, sprawiając, że dotyka ona innej elektrody, przepuszczając w ten sposób prąd przez obwód.

Krok 8: Brzęczyk piezoelektryczny

Piezo Buzzer to jedna z najbardziej irytujących rzeczy we wszechświecie. To znaczy, kto chce usłyszeć "BEEP, BEEP, BEEP!" kiedy sprzątamy lodówkę? Albo kiedy mikrofalówka się wyłącza, ale nie chcesz przestać oglądać Sherlocka i jesteś zmuszony znosić „pip bip, bip bip, bip bip”. Jednak te malutkie głośniki sudo są ważną częścią projektowania elektronicznego. Jeśli chcesz, aby Twój obwód dawał sprzężenie zwrotne audio, ale nie potrzebujesz zwykłego głośnika, to są to komponenty, do których się wybierasz. Hałasują małą metalową płytką zwaną piezo. Prąd przepływa przez piezo, powodując jego bardzo szybkie wibracje. Ten ruch powoduje powstawanie falującego powietrza, inaczej nazywanego dźwiękiem. Wysokość falistego powietrza jest określona przez prędkość wibracji, a prędkość wibracji jest określona przez napięcie.

Krok 9: Żarówki LED

Te małe żarówki są tak powszechne w elektronice, że rzadko zdarza się, aby w domu nie było ich co najmniej 20. Są małe, niedrogie, energooszczędne, super jasne i nie nagrzewają się. Czego nie lubić? Zasadniczo światło diody LED lub diody elektroluminescencyjnej jest tworzone przez ruch elektronów w materiale półprzewodnikowym, który jest mniej więcej odpowiednikiem żarnika w żarówce żarowej. Nawet w najbardziej nudnych obwodach lubię umieszczać małe zielone lub białe diody LED, aby ożywić wszystko.

*Ostrzeżenie: Zawsze dławić prąd przechodzący do diody LED za pomocą pewnego rodzaju rezystora. Zwykle działają przy niskim napięciu, około 3,3 wolta.

Krok 10: Mikrokontrolery

Ten krok różni się od pozostałych, ponieważ dotyczy nie komponentu, ale tematu. Mikrokontrolery to proste komputery, które służą do wchłaniania, interpretowania, wyświetlania i reagowania na dane. Większość mikrokontrolerów wykorzystuje wszystkie lub większość omówionych przez nas komponentów. Ponieważ istnieje tak wiele rodzajów mikrokontrolerów, podam trzy najbardziej polecane dla początkujących - Arduino, Raspberry Pi i BeagleBone. Wszystkie te trzy tablice są programowalne i mogą być używane do dowolnej liczby projektów.

*Zastrzeżenie: Posiadam tylko Arduino i Raspberry Pi, więc nie mogę ręczyć za BeagleBone.

Krok 11: Programowanie

Programowanie jest niesamowite. Kiedy pracuję nad programem, odczuwam ciepło, coś w rodzaju przypływu adrenaliny, ale bez reakcji walki/ucieczki. Chciałbym wyjaśnić wszystko, co wiem o programowaniu, ale to trochę potrwa. Oto skrócona wersja: Istnieje wiele różnych języków, które komputery rozumieją (C, Python, JavaScript, Ruby, C++, Java itp.), a nauka mówienia (lub pisania) w tych językach jest jedną z najlepszych rzeczy, jakie możesz zrobić dla siebie. Gdy nauczysz się języka, po prostu powiedz komputerowi (lub mikrokontrolerowi), co chcesz, aby zrobił, a po pewnym debugowaniu będzie on zgodny. Bez choćby podstawowej znajomości programowania zatoniesz, zanim wejdziesz na metaforyczną łódź elektroniki.

Krok 12: To wszystko, ludzie

Na tym kończy się instrukcja. Dziękuję za przeczytanie i poświęć trochę czasu, aby zagłosować na mnie w konkursie Beginner Electronics, jeśli podobał Ci się ten przewodnik. Mam szczerą nadzieję, że teraz poczujesz inspirację do zajęcia się projektowaniem elektronicznym.